Study on the instantaneous protection reliability of low voltage circuit breakers

This paper outlines the significance of enhancing the instantaneous protection reliability of low voltage circuit breakers and describes their main failure modes. The instantaneous failure mechanism of low voltage circuit breakers was analyzed so that measures to improve instantaneous protection reliability can be determined. Furthermore, the theory of the instantaneous characteristics calibration device for low voltage circuit breakers and the method of eliminating the non-periodic component of test current are given in detail. Finally, the test results are presented.

考虑电流瞬时频率特性的水上浮吊供电系统定时限过流保护方法

水上浮吊供电系统中,通常含有多台大功率异步电动机,多个电动机在并网启动时会产生较大的启动电流,当各电机启动电流叠加,可能导致变压器电流激增,触发过电流保护误动,给工业生产带来巨大损失。本文首先基于异步电动机等效模型,揭示了冲击电流的产生机理和箱式变压器保护误动原因;接着针对水上浮吊电机断续周期工作场景,提出了随机运行场景生成方法,基于希尔伯特黄变换技术,对系统的故障短路和电机启动状态下变压器的电流信号进行瞬时频率特性分析,揭示不同状态下箱式变压器电流的瞬时频率特性差异,在此基础上构建定时限过电流主动闭锁模块,确保浮吊供电系统正常工作时的可靠供电;最后通过湖南省某水上浮吊系统的仿真模型对所提出的保护方案进行了验证。

配电变压器过电流保护设置探讨

针对配电变压器的三阶段过电流保护提出设置建议;针对中压保护装置具备最小动作时间设置功能和不具备最小动作时间设置功能两种情况,提出反时限过电流保护设置方案。

矿山电网瞬时电流速断保护整定策略

矿山电网作业环境较差,当井下供电系统发生短路故障时,使用复杂的防越级跳闸保护装置会使整个电网的可靠性降低、成本提高,并且矿山电网需要保证电流速断保护能够瞬时动作以切除短路故障,尤其是线路出口处的短路故障。目前矿山电网防越级跳闸保护方案不能兼顾保护速动性、供电可靠性和设备经济性。针对上述问题,根据矿山电网井下发生短路事故不能越级到井上的最低原则,提出了一种基于整体最优原则的矿山电网瞬时电流速断保护整定策略。分析了矿山电网短路电流与短路点位置的关系及线路首末端短路电流的分布特征,对比研究了传统单一整定方法存在的缺陷。定义了最小−最大系统阻抗比、最大系统阻抗与线路阻抗比、相邻线路阻抗比3个指标,用来表示不同短路电流分布场景的特征关系式和各整定方法满足要求的条件,从而判定不同短路电流分布场景下瞬时电流速断保护所适用的整定方法,并给出相应的最优整定策略流程。以典型矿山供电线路为例,根据所提整定策略对其各级保护开关进行整定计算,结果表明:采用该整定策略对矿山电网模型中5个存在越级跳闸风险的保护开关进行整定,可将其中4个保护开关的保护范围控制在2级线路之内,减少了越多级跳闸事故的次数,降低了矿山电网井下短路故障延伸到井上的概率。

适用于抗瞬时大电流干扰的数据采集板

针对雷电防护设备中数据采集板工作电压低、抗干扰能力弱、易遭受雷击导致工作失效的问题,通过采取泄流、隔离、屏蔽等多种防护手段,研制了一款适用于雷电防护设备抗瞬时大电流干扰的数据采集板。详细介绍了该数据采集板的组成、功能及防护措施,可广泛应用于存在瞬时大电流干扰且具有数据采集需求的设备,对于提高设备的抗干扰能力,增强设备运行的稳定性,减少设备故障率,减轻运维人员工作负担发挥了较好作用。

低压进线断路器保护定值整定方法的研究与应用

主要论述了配电变压器低压侧0.4 kV进线断路器的保护定值整定方法和应用。基于三段式保护设定方法,论证了取消速断保护的必要性,详解给出了选择性速断保护和过载保护的整定计算原则。通过实例计算和实际应用验证了0.4 kV进线断路器的保护定值整定方法的正确性。

基于瞬时电流的大容量高压变频电动机差动保护技术

常规的电动机差动保护异常定位通常为单向定位,保护针对性不强,导致误动率增加,为此,本文提出基于瞬时电流的大容量高压变频电动机差动保护技术的设计与分析。根据实际的测定需求及标准,先进行变频单元保护配置,采用多阶的方式,在瞬时电流的背景下,完成三相异步异常定位,提高整体的差动保护针对性,并以此为基础,进行纵差动保护整定计算及瞬时电流接地保护处理,采用变频分设修正实现差动保护。测试结果表明,与传统磁平衡和传统循环差动保护测试组相比,本次设计的瞬时电流电动机差动保护测试组最终得出的误动率相对较低,被较好地控制在了20%以下,对运行过程中的电动机保护效果更佳,具有实际的应用价值。

基于瞬时功率的变压器励磁涌流和内部故障电流识别新方法

在分析瞬时功率频谱特性的基础上,提出了一种基于瞬时功率的变压器励磁涌流和内部故障电流识别新方法。该方法主要依据变压器两侧三相差瞬时功率幅频特性中直流分量和基频分量的相对关系来识别变压器励磁涌流和内部故障电流。该方法具有传统变压器电流差动保护简便易行的特点,并从能量守恒的角度出发,进一步揭示了变压器励磁涌流与内部故障电流本质上的不同。HYBRISIM混合仿真实验结果表明该方法简单可靠、识别效果明显。

基于二次电流下降的电流互感器饱和判别方法

基于电流互感器饱和后二次电流突然下降的特点,提出了一种新的电流互感器饱和判别方法——电流下降法。EMTP仿真结果表明,区外故障时该方法能可靠闭锁电流差动保护,区内故障时则能快速开放差动保护,且解决了电流互感器饱和情况下同名相转换性故障差动保护的开放问题。该方法性能优越,特征清晰,判据逻辑简单。

基于小矢量技术的快速差动电流速断保护

针对电流互感器饱和对差动电流速断保护元件造成影响的问题,提出了一种基于小矢量算法的快速差动电流速断保护方案,该保护方案能快速完成故障检测。研究了1/4周期数据窗的小矢量算法实部、虚部与全周期傅里叶算法实部、虚部的线性关系,推导出了2种算法的线性关系矩阵。研究了小矢量算法的幅频特性,提出快速差动电流速断保护的实现方案,通过静态模拟测试和动态模拟试验验证了该算法和保护方案的可行性。

用归一化等效瞬时电感分布特性识别励磁涌流的新算法

针对具有Y/Δ接线方式的三相变压器,提出了一种新的变压器差动保护TA配置方案:该方案是在传统变压器差动保护接线基础上,在变压器Δ侧接入一相绕组TA,然后与所测得的线电流结合,利用KCL定律可以容易地求解出?侧各相绕组电流。该方案既保证了等效瞬时电感的准确计算,使其不受Δ侧绕组内部环流的影响,又不会使差动保护存在“死区”。在此基础上,文中提出一种基于归一化等效瞬时电感分布特性的励磁涌流识别新算法:对等效瞬时电感进行归一化处理,使判据定值的选取更具有普遍性,与具体变压器参数、类型无关;利用分布特性更好地反映了等效瞬时电感的变化特征和规律。新算法识别灵敏可靠,HYBRISIM(HybridSimulator)实验数据也验证了新算法的准确性和有效性,其在超高压大容量变压器保护方面具有较好的工程应用前景。

基于磁制动原理的特高压变压器励磁涌流快速识别

针对特高压大容量三相分体变压器差动保护,提出一种基于磁特性的励磁涌流快速识别新方案,该方案充分考虑了特高压变压器端部接长距离输电线路的实际特点,配合自适应数字低通滤波器计算变压器等效瞬时磁阻,有效解决了内部故障时由于变压器模型简化造成的计算误差问题。根据内部故障和励磁涌流时等效瞬时磁阻的不同变化特征,能够在10ms识别出励磁涌流,同时还考虑了内部故障TA饱和的影响,能够保证在TA严重饱和情况下做出正确判断。该方案识别速度快、可靠性高、整定方便,具有广阔的工程应用前景。实验结果验证了其快速性和可靠性。

利用基波幅值变化特征快速识别励磁涌流和故障电流

提出了一种基于两采样值积算法快速提取基波幅值变化特征的变压器保护新原理。文中首先介绍了两采样值积算法,分析了励磁涌流和内部故障情况下,基波幅值不同的变化趋势。在此基础上,根据基波幅值下降程度的不同区分励磁涌流和故障电流。新原理计算量小,易于工程实现。动模试验表明,该原理能够在一个周波内快速切除变压器内部故障,识别灵敏度高,不受电流互感器饱和的影响,在性能上优于谐波制动判据和波形比较判据。

基于等效瞬时漏电感的变压器保护新原理

在变压器模型回路方程的基础上,应用等效瞬时漏电感,提出了一种新型变压器保护原理。在内部故障的情况下,绕组变形将会导致漏电感参数发生变化;而在正常运行、外部故障和励磁涌流情况下,变压器漏电感等内部结构参数不会发生改变。因此,通过计算等效瞬时漏感参数,可有效地识别变压器的运行状态。2组动模试验分析结果表明,该原理不受励磁涌流的影响,能够迅速、可靠地切除变压器内部故障,对轻微故障也有足够的灵敏度。

基于模型参数识别的母线保护原理

提出一种基于模型参数识别的母线保护新原理。将母线内部故障状态等效为一个电感电路模型,发生故障时可实时计算出模型参数的等效瞬时阻抗值及参数的离散度,并利用其在母线区内、外故障及电流互感器(current transformer,CT)不同饱和程度时的幅值特点,构造出具有自适应制动特性的母线保护判据。当母线外部故障伴有CT饱和发生时,该判据能可靠制动,无需闭锁母线保护;而当母线内部故障且CT饱和时,保护能快速动作,具有较高的动作可靠性和灵敏度。与传统的母线保护相比,该保护无需滤波,对各次谐波及非周期分量都适用,动作速度更快。在3/2断路器接线的母线区内故障有汲出电流的情况下,保护的灵敏度不受影响,数字仿真和动模数据验证了其可靠性和有效性。

新型数字化变电站分布式母线保护

针对基于IEC61850通信标准的数字化变电站,提出一种分散计算并就地控制的新型母线保护方案。根据数字化变电站技术特征,构建了无主站分布式母线保护整体结构;分析了采样值报文和GOOSE信息的数据传输特征,基于以太网技术设计了联系过程层设备和间隔层保护装置的过程总线;利用非传统电流互感器无饱和的优点,将瞬时值电流差动保护原理应用到分布式母线保护计算中。分析表明所提方案结构简单、可靠性高、切实可行。

具有自适应电流速断保护功能的配电线路保护监控装置研制

分析了配电线路自适应电流速断保护的基本原理。在此基础上,研制出具有自适应电流速断保护功能的配电线路保护监控装置。该装置主要包含中央处理单元(CPU)、互感器、继电器、电源等插件和人机接口模块,其中CPU插件集成了微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、大容量静态存储器(SRAM)和闪速存储器(Flash RAM)、数据采集电路、开关量输入/输出电路和通信接口电路。在软件方面,装置将自适应电流速断保护、传统三段式电流保护、三相一次重合闸、低周减载、事件告警、数据采集与监控(SCADA)和故障录波等多种功能融为一体。测试表明,所研制的装置具有功能可靠、配置灵活等优点,尤其是其保护性能能随着系统运行方式、故障类型和负荷条件的变化而自动调整到最佳状态。

基于广义瞬时功率的新型变压器保护原理

在差有功法的基础上,提出一种利用广义瞬时功率实现变压器保护的新原理。该原理通过消去变压器回路方程中直接体现主磁通的非线性项,构造了仅含漏电感和绕组电阻的二端网络。根据输入端口的广义瞬时功率直流分量的大小,来区分励磁涌流和内部故障电流。该原理避开了励磁涌流和铁损带来的不利影响,计算量小,易于工程实现。经仿真和动模试验验证,新原理能够快速、可靠的切除变压器内部故障,对空投轻微故障也有足够的灵敏度。

三相变压器等效瞬时电感的计算分析及CT配置新方案

葛宝明等人以单相变压器模型为基础,提出一种利用等效瞬时电感变化特性判别变压器励磁涌流的算法,具有较好的识别效果。但对于三相变压器不同接线方式,尤其是YΔ/接线方式下等效瞬时电感的计算问题,目前还未见相关文献研究,该文对此问题进行了深入的分析和探讨,研究结果对利用等效瞬时电感变化特性判别变压器励磁涌流算法在工程中的应用,具有一定的指导意义和参考价值。针对变压器Δ侧绕组内部环流对等效瞬时电感计算结果影响大,而又难以通过线电流计算得到的特点,提出了一种新型的变压器差动保护CT配置方案。该方案保证了等效瞬时电感的正确计算,同时又不会使差动保护存在保护死区。

基于等效瞬时漏感与回路方程的变压器保护原理

在变压器回路方程的基础上,提出一种利用等效瞬时漏电感实现变压器保护的新方法。该方法不依赖于变压器铭牌上的短路电抗等参数,能实时监测变压器各侧漏电感的变化情况。因此,通过计算等效瞬时漏感参数,可同时提高变压器保护的灵敏性和可靠性。该方法计算量小,对三绕组变压器同样适用。两套动模试验分析结果表明,该原理不受励磁涌流的影响,能够可靠、迅速的切除变压器内部故障,对轻微故障也有足够的灵敏度。